DE3343670C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuen Härter für Harnstoff-Formaldehyd- und Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Leimharzflotten, die bei der Flächenverleimung von Holzwerkstoffen eingesetzt werden, und seine Verwendung.

Bei der Flächenverleimung von Holzwerkstoffen handelt es sich vor allem um das Aufleimen von Furnieren auf Spanplatten, um daraus dann beispielsweise Paneele, Möbelteile oder Türen herzustellen. Weiterhin versteht man darunter auch das Aufleimen von Folien auf Spanplatten oder das Aufleimen von Furnieren auf Vollholz.

Es ist Stand der Technik, die Leimflotten für die Flächenverleimung von Holzwerkstoffen aus wäßrigen Harnstoff-Formaldehyd- oder Melamin-Harnstoff- Formaldehyd-Harzlösungen und einem Härter herzustellen. Der Härter wird dabei üblicherweise in Form einer Lösung zugefügt. Er kann aber auch als Feststoff zugegeben werden und wird dann in der Leimharzlösung gelöst.

Als Härter verwendet man im allgemeinen Mischungen aus mehreren Komponenten. Als Hauptkomponente dient die eigentliche Härtersubstanz. Das sind z. B. Ammoniumsalze von Säuren, wie Ammoniumchlorid. Eine zweite Komponente dient als Reaktionsverzögerer für die Härtungsreaktion. Dazu verwendet man beispielsweise Harnstoff oder Hexamethylentetramin. Schließlich setzt man als dritte Komponente ein sogenanntes Streckmittel, beispielsweise Mehl oder ähnliche organische Substanzen, zu.

Die Härterlösungen sind größtenteils nicht stabil und scheiden im Laufe der Zeit allmählich das Streckmittel ab. Dies wiederum ist die Hauptursache für eine Anzahl von Nachteilen und Schwierigkeiten, die bei der Flächenverleimung von Holz auftreten.

So ergeben sich beim Durchlaufen der Leimauftragsmaschine schon erhebliche Schwierigkeiten. Da die Leimauftragsmaschine in ihrem Hauptteil aus zwei gegenläufigen Rollen besteht, zwischen denen sich ein verstellbarer Spalt befindet, durch den die Leimflotte in Form eines Vorhanges auf die zu beleimenden Flächen läuft, bildet die Leimflotte häufig einen Wulst im Rollenzwischenraum aus. Dadurch werden nun die Flächen unregelmäßig und unterschiedlich dick beleimt. Um dies zu verhindern, ist ein erheblicher Arbeitsaufwand für Kontrollen und Nachstellungen der Rollen notwendig.

Ist nun der Leimauftrag stellenweise zu hoch, so schlägt dort der Leim durch das Furnier und bildet Flecken auf der Oberfläche. Aber auch schon bei normalem Auftrag mit üblichen Leimflotten findet ein Leimdurchschlag statt. Zu seiner Verhinderung kann man der Flotte Mehl zufügen, wodurch aber wiederum ein ungleichmäßiger Auftrag gefördert wird.

Solche Leimflecken sind besonders unerwünscht bei teuren und daher in dünnen Blättern verwendeten Hölzern, wie Eiche, Teak oder Mahagoni, da hier die Flecken nicht mehr abgeschliffen werden können. Wenn ein Abschleifen möglich ist, muß aber mit erhöhtem Arbeitsaufwand gerechnet werden. Zudem werden dadurch die Abmessungen der Holzwerkstoffe verändert.

Bedingt durch das Eindringen der Leimflotte in das Holz biegen sich die Furnierblätter durch und wölben sich auf. Dem kann durch Aufsprühen von Wasser auf das Furnier entgegengewirkt werden, jedoch verlängern sich aufgrund der resultierenden Leimverdünnung die Preßzeiten.

Schließlich sei noch erwähnt, daß die Gebrauchsdauer der Flotte bei einer Temperatur von 20°C üblicherweise ca. 1,5 Stunden beträgt. Danach ist die Leimflotte zu dickflüssig geworden und muß neu zubereitet werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es nun, einen Härter bereitzustellen, der die geschilderten Nachteile nicht aufweist und so die Schwierigkeiten, die bei der Flächenverleimung von Holzwerkstoffen auftreten, vermindert.

Es wurde gefunden, daß sich ein gefüllter Härter für Harnstoff-Formaldehyd- oder Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Harzleimflotten, die zur Flächenverleimung von Holzwerkstoffen verwendet werden, auf Basis von Ammoniumchlorid und gegebenenfalls Harnstoff, vorteilhaft eignet, wenn der Härter, bezogen auf seine trockenen Bestandteile, 10 bis 50 Gew.% eines Schichtsilicats, 0,3 bis 3 Gew.% eines Stärkemehls und 0,1 bis 2 Gew.% eines Poly(meth)acrylamids enthält.

Es wurde weiterhin gefunden, daß die Herstellung von flächenverleimten Holzwerkstoffen mittels Harnstoff-Formaldehyd- oder Melamin-Harnstoff- Formaldehyd-Harzen vorteilhaft gelingt, wenn man die Aushärtung der Leimharze mit dem erfindungsgemäßen Härter, wie er oben beschrieben ist, durchführt.

Unter den im erfindungsgemäßen Härter benötigten Schichtsilicaten sind Silicate zu verstehen, bei denen die [SiO₄]-Tetraeder zu Schichten verknüpft sind. Solche Verbindungen, die auch als Phyllosilicate bekannt sind, sind beispielsweise Chinaclay, Bentonit oder Montmorillonit.

Stärkemehl ist die aufbereitete Form des natürlich vorkommenden Polysaccharids Stärke. Als Stärkemehle können z. B. Kartoffelstärke, Reisstärke oder Roggenstärke verwendet werden.

Bei den erfindungsgemäß einzusetzenden Poly(meth)acrylamiden handelt es sich um die, üblicherweise durch radikalische Polymerisation erzeugten, Polymerisate von (Meth)acrylamid. Diese Polymeren besitzen im allgemeinen ein Molekulargewicht von ca. 10³ bis 10⁷.

Man unterscheidet dabei nichtionogene und ionogene Poly(meth)acrylamide. Als nichtionogene Poly(meth)acrylamide verwendet man beispielsweise Homopolymerisate des (Meth)acrylamids mit geringen durch unkontrollierte Verseifung entstandenen Anteilen an Carboxylgruppen.

Die ionogenen Polymeren unterteilen sich in anionische und kationische Poly(meth)acrylamide. Anionische Produkte sind z. B. teilverseiftes Poly(meth)acrylamid, Copolymerisate von (Meth)acrylamid mit Alkali(meth)acrylaten oder Vinylsulfonaten. Bei den kationischen Produkten sind beispielsweise Copolymerisate des (Meth)acrylamids mit Salzen oder mit Quaternisierungsprodukten (z. B. von Diethylaminoethyl(meth)acrylat, Dimethylaminopropyl(meth)acrylamid) oder auch aminomethyliertes Poly(meth)acrylamid zu nennen.

Eine wichtige Eigenschaft dieser Poly(meth)acrylamide ist ihre Wasserlöslichkeit.

Im erfindungsgemäßen Härter müssen sowohl die Schichtsilicate wie auch das Stärkemehl und das Poly(meth)acrylamid gleichzeitig anwesend sein. Nur durch das Zusammenwirken dieser Komponenten ergeben sich die vorteilhaften Eigenschaften des neuen Härters. Dies zeigt sich deutlich darin, daß ein Härter, der nur eine oder auch zwei dieser Komponenten allein enthält, deutlich schlechtere Ergebnisse liefert.

Der Anteil der einzelnen Härterkomponenten ist über einen weiten Bereich hinweg variabel. So sind beispielsweise folgende Konzentrationsbereiche (jeweils bezogen auf die trockenen Bestandteile des Härters) möglich:

Ammoniumchlorid 5 bis 40 Gew.% Harnstoff 0 bis 60 Gew.% Chinaclay10 bis 50 Gew.% Kartoffelstärke 0,3 bis 3 Gew.% Poly(meth)acrylamid 0,1 bis 2 Gew.%

Die erfindungsgemäßen Härterpulver können in Form von wäßrigen Lösungen bzw. Suspensionen eingesetzt werden. Vorteilhaft wendet man Mischungen an, die im Bereich zwischen 70 Teilen Pulver und 30 Teilen Wasser und 40 Teilen Pulver und 60 Teilen Wasser liegen.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung des Härters wird eine Leimflotte hergestellt, die neben dem Harnstoff-Formaldehyd- oder Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Harz 5 bis 50 Gew.%, bezogen auf den Festharzanteil, des Härters, berechnet als Härterpulver, enthält.

Man bereitet sie also so zu, daß sie 5 bis 50 Teile Härterpulver auf 100 Teile Festharz enthält. Nach dem Vermischen ist sie direkt gebrauchsfertig und kann in die Leimauftragsmaschine gegeben werden.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung des Härters zur Herstellung von flächenverleimten Holzwerkstoffen ergeben sich wesentlich kürzere Preßzeiten als sonst üblich. Zudem erhält man eine einwandfreie Lage des Furniers, d. h. es biegt sich nicht durch und man beobachtet kein Durchschlagen des Leims. Schließlich weist die Leimflotte eine wesentlich längere Gebrauchsdauer auf.

Die erreichten Ergebnisse sind besonders überraschend im Hinblick auf die sonst übliche Verwendung von Poly(meth)acrylamiden. Diese Produkte dienen nämlich als Flockungsmittel (z. B. in der Klärtechnik), und man hätte eigentlich annehmen müssen, daß die einzelnen Komponenten in der wäßrigen Härtermischung und in der Leimharzflotte ausgeflockt und sich absetzen würden.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern. Die in den Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile.

Beispiel 1

Ein Härterpulver wurde aus folgenden pulvrigen Bestandteilen zusammengemischt:

12,5 TeileAmmoniumchlorid 37,5 TeileHarnstoff 21,0 TeileChinaclay  0,8 TeileKartoffelstärke  0,3 TeilePolyacrylamid (mit einem Molekulargewicht von 6 × 10⁶, copolymerisiert mit 3 Gew.% Acrylsäure, neutralisiert)

Diese Mischung wurde mit 50 Teilen Wasser zu einer Suspension verrührt und 2 Stunden bei einer Temperatur von 20°C stehen gelassen.

Die so erhaltene Suspension war stabil und zeigte keine Absatzerscheinungen.

18 Teile dieser Härter-Suspension wurden mit 150 Teilen einer Leimlösung gemischt. Als Leimlösung diente ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat mit einem Molverhältnis Harnstoff : Formaldehyd = 1 : 1,85, einer Viskosität von 900 mPa · s, gemessen bei 20°C und einem Gehalt von freiem Formaldehyd von 1,6 Gew.%. Ihr Feststoffgehalt betrug 65 Gew.%. Die solchermaßen hergestellte Leimflotte besaß eine Gelierzeit von 50 Minuten, gemessen bei 40°C.

Mit dieser Flotte wurde eine Papierfolie auf eine Spanplatte geleimt. Der Leimauftrag betrug 60 g/m² (konstant über die gesamte Plattenfläche), aufgetragen mit einer Leimauftragsmaschine. (Diese bestand aus 2 Walzen, zwischen denen der Leim in Form einer breiten Fläche auslief.) Die Folie wurde bei einer Temperatur von 110°C in einer Zeit von 35 Sekunden aufgeleimt. Ein Durchschlagen des Leimes durch die Folie war nicht zu beobachten. Die Gebrauchsdauer der Leimflotte in der laufenden Maschine betrug 4 Stunden bei 20°C.

Beispiel 2

15 Teile einer Härter-Suspension gemäß Beispiel 1 wurden mit 100 Teilen einer Leimharz-Lösung zu einer Leimflotte gemischt. Die Leimharz-Lösung bestand aus einem Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukt mit einem Feststoffgehalt von 70 Gew.%. Das Molverhältnis Harnstoff : Formaldehyd betrug 1 : 2,10, die Viskosität 7200 mPa · s, gemessen bei 20°C und der Gehalt an freiem Formaldehyd 3,1 Gew.%. Die Gelierzeit dieser Leimflotte lag bei 40 Minuten, gemessen bei 40°C.

Ein Eichenfurnier mit einer Blattstärke von 0,6 mm wurde bei einer Temperatur von 110°C im Zeitraum von 40 Sekunden auf eine Spanplatte aufgeleimt. Man verwendete dazu die in Beispiel 1 beschriebene Leimauftragsmaschine. Der Leimauftrag betrug 60 g/m². Trotz dieser geringen Leimmenge pro Flächeneinheit erzielte man eine sehr gleichmäßige Verteilung. Die Gebrauchsfrist der Leimflotte auf der Maschine wurde mit 5 Stunden bei 20°C gemessen.

Beispiel 3 Vergleichsbeispiel

Eine Härter-Suspension gemäß Beispiel 1, jedoch ohne Polyacrylamid, wurde analog Beispiel 2 mit einer Leimharz-Lösung zu einer Leimflotte angesetzt. Die Gelierzeit der Leimflotte betrug 40 Minuten, gemessen bei 40°C.

Mit dieser Leimflotte wurde ein Eichenfurnier mit einer Blattstärke von 0,6 mm auf eine Spanplatte aufgeleimt. Die Beleimung erfolgte analog den Beispielen 1 und 2 bei einer Temperatur von 110°C im Zeitraum von 40 Sekunden. Der durchschnittliche Leimauftrag lag bei 80 g/m² und war trotz aller Vorsichtsmaßnahmen äußerst ungleichmäßig mit Mengenunterschieden von ±20 g/m². Nach dem Aufkleben wurde ein Durchschlagen des Leimes bemerkt, erkennbar an weißen Flecken und spiegelnden Stellen im Furnier. Die spiegelnden Stellen waren nicht lackierbar. Ferner wurde festgestellt, daß sich die Leimflotte absetzt. Die Füllstoffe sedimentierten bereits in der kurzen Zeit von 10 Minuten, wodurch intensives Rühren während der gesamten Leimungsvorgänge notwendig wurde. Die Gebrauchsfrist der Leimflotte auf der Auftragsmaschine betrug ca. 1 Stunde.

Claims (3)

1. Gefüllter Härter für Harnstoff-Formaldehyd- oder Melamin-Harnstoff- Formaldehyd-Harzleimflotten, die zur Flächenverleimung von Holzwerkstoffen verwendet werden, auf Basis von Ammoniumchlorid und gegebenenfalls Harnstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Härter, bezogen auf seine trockenen Bestandteile, 10 bis 50 Gew.% eines Schichtsilicats, 0,3 bis 3 Gew.% eines Stärkemehls und 0,1 bis 2 Gew.% eines Poly(meth)acrylamids enthält.

2. Verwendung des Härters nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Leimflotte für die Fächenverleimung von Holzwerkstoffen, enthaltend ein Harnstoff-Formaldehyd- oder ein Melamin-Harnstoff-Formaldehyd- Leimharz und 5 bis 50 Gew.%, bezogen auf den Festharzanteil, des Härters, berechnet als Härtepulver.

3. Verwendung des Härters nach Anspruch 1 im Gemisch mit Harnstoff-Formaldehyd- oder Melamin-Harnstoff-Formaldehyd- Leimharzen zur Herstellung von flächenverleimten Holzwerkstoffen.